[发明专利]一种WiMAX下行调度和带宽分配方法

说明书

技术领域

本发明涉及微波接入全球互通系统(WiMAX)的宽带接入技术，尤其涉及一种WiMAX系统的媒体访问控制层(MAC)中的下行调度和带宽分配的方法。

背景技术

微波接入全球互通系统(WiMAX)是一种重要的无线城域网技术，它的空中接口部分采用了IEEE 802.16技术标准。该标准规范了WiMAX空中接口的物理层(PHY)和媒体访问控制层(MAC)。MAC层又分为3个子层：特定业务汇聚子层(CS)、公共部分子层(CPS)以及安全子层。其中CPS子层是MAC层的主体，它的主要功能包括系统接入、带宽分配、连接建立和连接维护等。一个基站(BS)和一个用户站(SS)之间可能存在多条连接，所以CPS子层以连接为单位执行带宽分配和QoS支持、数据的分段和打包等功能。

基站BS和所有用户站SS之间的公用连接包括初始测距连接和广播连接。基站和一个用户站之间的专用连接又分为管理连接与数据连接。管理连接包括基本连接、主管理连接和第二管理连接(可选)，用于BS和SS间管理消息的传输。数据连接用于承载来自网络或者SS的IP分组，根据不同的QoS要求，又可以分为主动授权业务(UGS)、实时轮询业务(rtPS)、非实时轮询业务(nrtPS)和尽力而为业务(BE)。对这4种业务的实时性要求依次降低，UGS要求恒定的带宽(最小保留带宽和最大持续带宽这两个参数都等于该值)，rtPS和nrtPS要求最小保留带宽和最大持续带宽，BE仅要求最大持续带宽。因为每个SS使用的调制编码方式和重复编码指示是相同的，所以可以将一个SS对应的所有连接生成的协议数据单元PDU封装在一个突发(Burst)中，交给物理层处理，一个突发对应正交频分多址接入OFDMA物理层的一个数据域(Data Region)，即下行子帧中的占据若干个子信道和若干个符号的矩形区域。

发明内容

本发明的目的在于提供一种WiMAX下行调度和带宽分配方法。

本发明的一种WiMAX下行调度和带宽分配方法，包括以下步骤：步骤(1)估算每个连接所占用的带宽；步骤(2)根据优先级依次为各用户站SS的各个连接分配带宽；步骤(3)在正交频分多址接入OFDMA下行子帧中生成各用户站SS的数据域。

本发明的一种WiMAX下行调度和带宽分配方法，其中，步骤(1)中所述的估算是对每个连接当前所包含的下行分组所实际需要的带宽预先进行估算，估算的带宽值取决于：(1)连接当前包含的下行分组数目以及每个分组的长度；(2)上述分组所生成的协议数据单元PDU的数目，以及该连接是否需要循环冗余校验CRC，这决定了媒体访问控制层MAC头和CRC的数目；(3)该连接是否支持分段，以及所需的分段子头的数目；(4)该连接是否支持打包，以及所需的打包子头的数目，当估算广播连接需要的带宽时，还需要根据已接入的用户站SS的数目估计尚未生成的管理消息DL-MAP的字节数。

本发明的一种WiMAX下行调度和带宽分配方法，其中，步骤(2)中所述优先级的先后次序如下：(1)初始测距CID对应的连接；(2)广播连接；(3)各用户站SS的基本连接；(4)各主动授权业务UGS服务流对应的连接，根据最小保证速率分配；(5)各实时轮询业务rtPS服务流对应的连接，根据最小保证速率分配；(6)各非实时轮询业务nrtPS服务流对应的连接，根据最小保证速率分配；(7)各用户站SS的主管理连接；(8)各实时轮询业务rtPS服务流对应的连接，根据最大持续速率分配；(9)各用户站SS的第二管理连接；(10)各非实时轮询业务nrtPS服务流对应的连接，根据最大持续速率分配；(11)各尽力而为业务BE服务流对应的连接，根据最大持续速率分配。

本发明的一种WiMAX下行调度和带宽分配方法，其中，步骤(2)中所述的分配带宽进一步包括：当为某个SS的某个连接分配带宽时，根据用户站SS的调制编码方式和重复编码指示，将子帧当前剩余时隙数折算为子帧当前剩余字节数，比较以下3个数值：(1)该连接对应服务流的速率参数折算到每帧的字节数，(2)根据下行分组的情况估算得到的该连接的带宽，(3)子帧当前剩余字节数，其中最小的数值即为给该连接分配的带宽，将其折算成时隙数，并在子帧当前剩余时隙数中扣除，然后按优先级为下一个连接分配带宽，直到所有连接都已处理完或者子帧当前剩余时隙数为0为止，最后以用户站SS为单位，将其对应的所有连接各自分得的带宽作累加，得到各个SS分得的带宽，然后求得各个用户站SS占用的时隙数。